KR20130111341A - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈은 렌즈; 상기 렌즈를 지지하는 렌즈 마운팅 스테이지; 외부 하우징에 설치되며, 상기 렌즈 마운팅 스테이지를 움직이기 위한 정전기력을 이용한 적어도 4개 이상의 구동부를 가지는 액츄에이터; 복수 개의 상기 구동부들 중 적어도 2개 이상에 전원 및 제어신호를 공급하는 적어도 2개의 입출력 단자; 및 상기 복수 개의 입출력 단자에 교류 전원을 인가하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
근래 타블렛 컴퓨터, 카메라 폰, PDA, 스마트 폰, 장난감(toy)등의 다양한 멀티미디어 분야, 나아가서는 감시 카메라나 비디오 테이프 레코더의 정보단말 등의 화상입력기기용으로 소형의 카메라 모듈의 수요가 높아지고 있다. 특히, 스마트 폰은 소형화된 디자인을 선호하는 소비자의 수요 증가에 따라 작은 사이즈의 카메라 모듈을 개발하는 추세에 있다.
이러한 카메라 모듈은 CCD나 CMOS의 이미지 센서 칩을 이용하여 제조하며, 이미지 센서 칩에 렌즈를 통하여 사물을 집광하여, 광 신호를 전기 신호로 변환하여 LCD 디스플레이 장치 등의 디스플레이 매체에 사물이 표시될 수 있도록 영상을 전달한다.
상기와 같은 카메라 모듈은 복수의 렌즈를 포함하고, 구동원을 설치하여 각각의 렌즈를 이동시켜 그 상대거리를 변화시킴으로써 광학적인 초점 거리가 조절된다.
초소형, 저전력 소모를 위한 카메라 모듈은 기존의 일반적인 카메라 모듈에 사용되었던 VCM 등의 기술을 적용하기 곤란하여, 이와 관련된 연구가 활발히 진행되어 왔다.
본 발명은 오토 포커싱 유닛을 구성하는 액츄에이터의 구조를 개선하여, 오토 포커싱 성능을 향상시킬 수 있는 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 카메라 모듈은 렌즈; 상기 렌즈를 공중에 뜬 상태로 지지하는 렌즈 마운팅 스테이지; 외부 하우징에 설치되며, 상기 렌즈 마운팅 스테이지를 움직이기 위해 정전기력을 이용하여 동력을 공급하는 적어도 4개 이상의 구동부를 가지는 액츄에이터; 복수 개의 상기 구동부들 중 적어도 2개 이상에 전원 및 제어신호를 공급하는 적어도 2개의 입출력 단자; 및 상기 복수 개의 입출력 단자에 교류 전원을 인가하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액츄에이터는 제 1 내지 제 4 구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 입출력 단자는, 상기 제 1 및 제 2 구동부에 전원 및 제어신호를 인가하는 제 1 입출력 단자; 및 상기 제 3 및 제 4 구동부에 전원 및 제어신호를 인가하는 제 2 입출력 단자;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 구동부의 빗살은 양(+)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되고, 상기 제 2 구동부의 빗살은 음(-)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되는 것이 좋으며, 그 반대의 구성도 가능하다.
또한, 상기 제 3 구동부의 빗살은 양(+)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되고, 상기 제 4 구동부의 빗살은 음(-)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성될 수도 있고, 그 반대의 구성도 가능하다.
상기 제어부는, 상기 입출력 단자에 인가되는 교류 전원을 검파 및 정류하는 검파 정류 유닛을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 입출력 단자는, 상기 검파 정류 유닛과 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입출력 단자는, VSS 입력 단과 그라운드 단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 렌즈의 승강 동작은 물론, 복수 개의 구동부에 AC 제어 신호를 이용하여, 최소한의 제어부 연결로 구조를 간단하게 하면서, 각각의 구동부의 틸팅 제어가 가능하므로 정밀한 오토 포커싱 제어가 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액츄에이터의 제 1 및 제 2 구동부를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액츄에이터에 입력되는 AC 전원을 도시한 그래프,
도 3 및 도 4는 도 2의 AC 전원을 검파 및 정류하여 도 2에 도시된 바와 같이 극성 배치된 빗살에 인가되는 제어 신호를 도시한 그래프,
도 5는 제 1 및 제 3 빗살에 이격 신호가 인가되어 렌즈의 양단이 평행하게 이격 된 상태를 도시한 도면, 그리고,
도 6 및 도 7은 제 1 또는 제 3 빗살 중 어느 한 곳에 이격 신호가 인가되어 렌즈가 틸트 제어되는 상태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액츄에이터의 제 1 및 제 2 구동부를 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액츄에이터에 입력되는 AC 전원을 도시한 그래프, 도 3 및 도 4는 도 2의 AC 전원을 검파 및 정류하여 도 2에 도시된 바와 같이 극성 배치된 빗살에 인가되는 제어 신호를 도시한 그래프, 도 5는 제 1 및 제 3 빗살에 이격 신호가 인가되어 렌즈의 양단이 평행하게 이격 된 상태를 도시한 도면, 그리고, 도 6 및 도 7은 제 1 또는 제 3 빗살 중 어느 한 곳에 이격 신호가 인가되어 렌즈가 틸트 제어되는 상태를 도시한 도면이다.
액츄에이터는, Z-축 방향으로 공중에 떠있는 렌즈 지지 구조(lens mounting stage)와 공중에 떠있을 수 있도록, 상기 렌즈 지지 구조를 지지하고 있는 1차원 외팔보 형태의 4개의 힌지(hinge)로 구성된다.
이 중 두 곳에는 스테이지 전체를 탄성으로 떠받치고 있는 'S'자 모양의 지지 스프링이 있으며, 또한, 렌즈 지지 구조의 상하 움직임 시에 Z-축 방향으로 자유도를 제공하면서, 외부 하우징 간의 연결을 유지하는 힌지유닛이 각 연결 부에 마련된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈은 렌즈, 렌즈 마운팅 스테이지, 액츄에이터, 힌지유닛, 지지스프링, 제 1 및 제 2 입출력 단자 및 제어부를 포함한다.
렌즈(10)(도 5 참조)는 카메라 모듈에 설치된 미도시된, CCD나 CMOS 등의 이미지 센서에 결상되는 이미지의 크기를 조절하기 위해 설치되는 것으로, 이를 위해 초점을 조절할 수 있도록 Z축 방향으로 이동 가능한 구조로 설치된다. 상기 렌즈는 구동원으로 후술할 구동부의 정전기력을 이용하여, 광학적인 초점거리가 조절된다.
렌즈 마운팅 스테이지(20)(도 5 참조)는 상기 렌즈(10)를 공중에 뜬 상태로 지지하여, 미도시된 상기 이미지 센서에 대하여 근접 및 이격 시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 렌즈 마운팅 스테이지(20)는 복수 개의 힌지유닛과 모션 제어 힌지로 연결되어, 미도시된 제어부의 제어 신호에 따라 움직임이 제어된다.
액츄에이터는 구동부(Comb actuator)로 마련되는 것이 바람직하며, 상기 구동부는 고정자와 이동자 및 드라이버로 구성되어, 정전압 방식으로 작동될 수 있다. 또한 액츄에이터는 구동부를 4개 이상 가질 수 있다. 즉, 전원이 인가되면, 고정자와 이동자 사이에 전위차가 발생되고, 이 전위차로 인해 정전기적 인력이 발생한다. 그러면, 각각의 빗살(Comb)(31a, 31b)이 서로 당겨지면서, 상기 렌즈 마운팅 스테이지가 당겨질 수 있다. 이와 같이 렌즈 마운팅 스테이지가 당겨지면, 상기 렌즈는 상승하면서, 렌즈 이동구간이 최대 스트로크를 가지도록 이동할 수 있다.
본 발명은 정전방식으로 구성된 액츄에이터가 크게 2개의 파트로 전기적으로 분할되고, 각각의 분할된 파트들은 후술할 제 1 및 제 2 입출력 단자를 통해 서로 다른 제어신호를 받아, 개별제어 되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구조 및 동작은 뒤에 보다 상세하게 설명한다.
힌지유닛(40)은 상기 렌즈 마운팅 스테이지(20)와 이동자를 모션 제어 힌지로 연결하는 것이 좋다. 힌지유닛(40)은 캔틸레버 형상으로 마련되어, 자유단 측에 상기 렌즈 마운팅 스테이지가 연결되고, 고정단 측에는 모션 제어 힌지가 연결된다. 따라서, 상기 모션 제어 힌지를 중심으로, 상기 렌즈 마운팅 스테이지가 자유롭게 이동할 수 있다. 한편, 상기 힌지유닛(40)은 상기 고정자와 이동자를 상호 연결하는 역할 또한 수행할 수 있다. 이때, 이 연결부위 역시 제어 가능한 모션 제어 힌지로 연결되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 모션 제어 힌지는 미도시된 제어부의 제어신호에 따라 힌지부의 움직임을 제어할 수 있는 것으로, 상기 모션 제어 힌지의 움직임에 따라, 상기 힌지유닛의 위치가 제어될 수 있다.
지지 스프링은 상기 힌지유닛(40)의 하부에 설치되어, 상기 힌지유닛(40)을 Z축 방향으로 탄력 지지할 수 있다.
제 1 및 제 2 입출력 단자는 상기 액츄에이터의 외관을 형성하는 프레임과 통전 가능하게 연결되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각 2개가 한 쌍이 되도록 마련되는 것이 바람직하다. 이때, 제 1 및 제 2 입출력 단자에는 VSS 입력 단과 그라운드 단이 마련될 수 있다.
제어부는 검파 정류 유닛을 포함하여, 상기 검파 정류 유닛에 상기 제 1 및 제 2 입출력 단자가 연결될 수 있다. 상기 검파 정류 유닛은 상기 제 1 및 제 2 입출력 단자로 출력되는 전원의 극성과 크기를 제어할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 액츄에이터는 도시된 바와 같이, 총 4개의 제 1 내지 제 4 구동부(30a)(30b)(30c)(30d)로 구성되며, 각각의 제 1 내지 제 4 구동부(30a)(30b)(30c)(30d)들 중, 제 1 및 제 2 구동부(30a)(30b)는 제 1 입출력 단자와 연결되고, 제 3 및 제 4 구동부(30c)(30d)는 제 2 입출력 단자와 연결되어, 개별 제어될 수 있다.
예컨대, 상기 제 1 구동부(30a)의 빗살(comb)(31a)이 양(+)극에서 움직일 수 있도록 설정한다면, 상기 제 2 구동부(30b)의 빗살(31b)은 음(-)극에서 움직이도록 설정하는 것이 좋다. 이 경우, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어부에서 AC 형태의 전원이 검파 및 정류되어 출력되면, 상기 제 1 구동부(30a)의 빗살(31a)은 도 3에 도시된 바와 같이 정류된 양(+)극 전원에 의해서만 움직이고, 상기 제 2 구동부(30b)의 빗살(31b)은 도 4에 도시된 바와 같이 정류된 음(-)극 전원에 의해서만 움직일 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 상기 제 3 및 제 4 구동부(30c)(30d) 역시 동일하게 구성할 수 있다. 즉, 제 3 및 제 4 구동부(30c)(30d)는 제 2 입출력 단자와 연결하고, 상기한 바와 같이 상기 제어부에서 AC 형태의 전원이 검파 및 정류되어 출력되면, 도시하지는 않았지만, 상기 제 3 구동부(30c)의 빗살은 도 3에 도시된 바와 같이 정류된 양(+)극 전원에 의해서만 상승 움직임을 수행할 수 있고, 상기 제 4 구동부(30d)의 빗살은 도 4에 도시된 바와 같이 정류된 음(-)극 전원에 의해서만 상승 움직임을 수행할 수 있다.
한편, 제 1 입출력 단자에 의해 제어되는 제 1 및 제 2 구동부(30a)(30b)는 서로 다른 높이로 제어될 수도 있다. 즉, 상기 제어부에서 출력되는 정류된 교류 전원의 양(+)극의 크기와 음(-)극의 크기를 시간에 따라 변하도록 조절할 수 있는데, 예컨대, 양(+)극의 크기를 10 ㎶로 하고, 음(-)극의 크기를 -5㎶로 형성 하면, 제 1 구동부(30a)의 상승 높이 보다 제 2 구동부(30b)의 상승 높이를 더 낮게 제어할 수 있다. 동일한 방법으로 제 1 구동부(30a)의 상승 높이를 제 2 구동부(30b)의 상승 높이보다 낮게 제어하는 것도 가능하다.
상기한 구성에 따르면, 총 4개의 제 1 내지 제 4 구동부(30a~30d)를 제어하기 위해, 각각의 제 1 내지 제 4 구동부(30a~30d) 마다 입출력 단자를 마련하지 않더라도, 제어부에서 출력되는 교류 전원의 양(+)극, 음(-)극 전환에 따라 2개의 구동부를 제어할 수 있기 때문에, 2개의 제 1 및 제 2 입출력 단자 2개 만으로도 4개의 구동부의 개별적인 제어가 가능하다.
한편, 도 5 내지 도 7은 상기한 전원 제어에 따른 액츄에이터의 동작의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 입출력 단자를 통해 동일한 전원 크기의 양(+)극과 음(-)극 전원이 인가되면, 서로 마주보는 제 1 및 제 3 구동부(30a)(30c)는 동일한 높이로 움직여, 렌즈를 움직일 수 있다.
그런데, 이미지 센서(미도시)에 결상되는 이미지가 중앙에서 조금 벗어난 위치에서 초점이 정확하게 맞지 않을 경우, 상기 렌즈를 틸팅 하여, 초점의 위치를 변경시킬 필요가 있다. 이와 같이 렌즈의 틸팅이 필요하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 구동부(30a)에는 양(+)극의 전원을 인가하고, 마주보는 제 3 구동부(30c)에는 전원이 인가되지 않으면, 도시된 바와 같이, 상기 제 1 구동부(30a) 만이 움직여 렌즈를 팅팅할 수 있다. 동일한 방법으로 제 1 구동부(30a)는 움직이지 않으면서, 제 3 구동부(30c)만을 움직여 렌즈를 틸팅 할 수도 있다.
그리고, 도시하지는 않았으나, 제 2 및 제 4 구동부(30b)(30d) 역시 동일한 방법으로 제어가능하며, 각각의 제 1 내지 제 4 구동부(30a~30d)에 입력되는 전원의 절대값을 조절하여, 상기 제 1 내지 제 4 구동부(30a~30d)들이 서로 다른 높이로 움직이게 제어하면, 미세한 틸팅 조정이 가능하다.
특히, 기존에는 상기 제 1 내지 제 4 구동부(30a~30d)를 상기한 바와 같이 개별 제어하기 위해서는, 각각의 제 1 내지 제 4 구동부(30a~30d) 별로 입출력 단자를 구성하여, 제어 전압을 인가해야 했지만, 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 2개의 제 1 및 제 2 입출력 단자로 제 1 내지 제 4 구동부(30a~30d)를 제어할 수 있어, 액츄에이터의 구조를 간단하게 구성할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10; 렌즈 20; 렌즈 마운팅 스테이지
40; 힌지유닛 30a; 제 1 구동부
31a, 31b; 빗살 30b; 제 2 구동부
30c; 제 3 구동부 30d; 제 4 구동부

Claims (10)

  1. 렌즈;
    상기 렌즈를 지지하는 렌즈 마운팅 스테이지;
    외부 하우징에 설치되며, 상기 렌즈 마운팅 스테이지를 움직이기 위한 정전기력을 이용한 적어도 4개 이상의 구동부를 가지는 액츄에이터;
    복수 개의 상기 구동부들 중 적어도 2개 이상에 전원 및 제어신호를 공급하는 적어도 2개의 입출력 단자; 및
    상기 복수 개의 입출력 단자에 교류 전원을 인가하는 제어부;를 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    제 1 내지 제 4 구동부를 포함하는 카메라 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 입출력 단자는,
    상기 제 1 및 제 2 구동부에 전원 및 제어신호를 인가하는 제 1 입출력 단자; 및
    상기 제 3 및 제 4 구동부에 전원 및 제어신호를 인가하는 제 2 입출력 단자;를 포함하는 카메라 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 구동부의 빗살은 양(+)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되고,
    상기 제 2 구동부의 빗살은 음(-)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되는 카메라 모듈.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 구동부의 빗살은 음(-)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되고,
    상기 제 2 구동부의 빗살은 양(+)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되는 카메라 모듈.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 구동부의 빗살은 양(+)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되고,
    상기 제 4 구동부의 빗살은 음(-)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되는 카메라 모듈.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 구동부의 빗살은 음(-)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되고,
    상기 제 4 구동부의 빗살은 양(+)극 전원이 인가될 때, 움직일 수 있도록 형성되는 카메라 모듈.

  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 입출력 단자에 인가되는 교류 전원을 검파 및 정류하는 검파 정류 유닛을 더 포함하는 카메라 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 입출력 단자는,
    상기 검파 정류 유닛과 연결되는 카메라 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 입출력 단자는,
    VSS 입력 단과 그라운드 단을 포함하는 카메라 모듈.
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JP2008211864A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Konica Minolta Opto Inc 駆動装置、撮像ユニットおよび撮像装置
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